ANSYS單元理論知識(shí)

1、2三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用一、完全積分單元與縮減積分單元的區(qū)別一、完全積分單元與縮減積分單元的區(qū)別 單元類型較多，其一般都同時(shí)具有完全積分以及縮減積分兩種選項(xiàng)。一般有時(shí)候選擇的不同會(huì)單元類型較多，其一般都同時(shí)具有完全積分以及縮減積分兩種選項(xiàng)。一般有時(shí)候選擇的不同會(huì)帶來完全不同的結(jié)果。帶來完全不同的結(jié)果。 完全積分單元：單元具有規(guī)則形狀時(shí)，全部積分點(diǎn)的數(shù)目足以對(duì)單元?jiǎng)偠染仃囍械亩囗?xiàng)式進(jìn)行精完全積分單元：單元具有規(guī)則形狀時(shí)，全部積分點(diǎn)的數(shù)目足以對(duì)單元?jiǎng)偠染仃囍械亩囗?xiàng)式進(jìn)行精確積分確積分 減縮積分單元：只有四邊形和六面體單元才能采用減縮積分，所有四面體和三角形實(shí)體單元只減縮積分單元：

2、只有四邊形和六面體單元才能采用減縮積分，所有四面體和三角形實(shí)體單元只能采用完全積分，雖然其可以與減縮積分的四邊形或六面體單元在同一網(wǎng)格中使用。適合于不可能采用完全積分，雖然其可以與減縮積分的四邊形或六面體單元在同一網(wǎng)格中使用。適合于不可壓縮材料以及單元扭曲比較嚴(yán)重的情況壓縮材料以及單元扭曲比較嚴(yán)重的情況 一階完全積分單元一階縮減積分單元3三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 1 1、剪切自鎖效應(yīng)、剪切自鎖效應(yīng) 對(duì)于完全積分單元在受彎曲載荷時(shí)可能出現(xiàn)剪切自鎖效應(yīng)（來源于偽橫向剪切）對(duì)于完全積分單元在受彎曲載荷時(shí)可能出現(xiàn)剪切自鎖效應(yīng)（來源于偽橫向剪切）實(shí)際變形有限元變形實(shí)際問題為純彎曲問題，實(shí)

3、際問題為純彎曲問題，不存在剪切變形，但有限不存在剪切變形，但有限元網(wǎng)格由于無中節(jié)點(diǎn)無法元網(wǎng)格由于無中節(jié)點(diǎn)無法彎曲，因此存在剪應(yīng)力彎曲，因此存在剪應(yīng)力可以使用高次完全積分單元，或者減縮積分單元解決這個(gè)問題，當(dāng)然在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，可以使用高次完全積分單元，或者減縮積分單元解決這個(gè)問題，當(dāng)然在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，完全積分的二次單元也有可能發(fā)生自鎖。（但完全積分單元對(duì)于模擬局部應(yīng)力集中的區(qū)完全積分的二次單元也有可能發(fā)生自鎖。（但完全積分單元對(duì)于模擬局部應(yīng)力集中的區(qū)域效果很不錯(cuò)）域效果很不錯(cuò)）彎矩M4三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用2 2、沙漏效應(yīng)：是指單元存在零能模式，不能抵抗變形。一般發(fā)生在減縮

4、積分單元中、沙漏效應(yīng)：是指單元存在零能模式，不能抵抗變形。一般發(fā)生在減縮積分單元中有限元變形彎矩M單元在此模式下不能抵抗彎曲變形，從而出現(xiàn)坍塌。較為合理的細(xì)網(wǎng)格可以改善這個(gè)問題，二次減縮單單元在此模式下不能抵抗彎曲變形，從而出現(xiàn)坍塌。較為合理的細(xì)網(wǎng)格可以改善這個(gè)問題，二次減縮單元也有自鎖問題，但是一般在正常的網(wǎng)格下幾乎不可能擴(kuò)散。使用剪切積分單元時(shí)用戶需要檢查求解精元也有自鎖問題，但是一般在正常的網(wǎng)格下幾乎不可能擴(kuò)散。使用剪切積分單元時(shí)用戶需要檢查求解精度。度。5三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 下面用一個(gè)算例來說明剪切自鎖和沙漏效應(yīng)對(duì)結(jié)果的影響：下面用一個(gè)算例來說明剪切自鎖和沙漏效應(yīng)

5、對(duì)結(jié)果的影響：網(wǎng)格劃分為12*4*245單元6三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用二、三角形、四面體單元與四邊形、六面體單元的區(qū)別二、三角形、四面體單元與四邊形、六面體單元的區(qū)別 三角形網(wǎng)格其實(shí)是四邊形網(wǎng)格的退化。其在單元內(nèi)部應(yīng)變是不變的，而四邊形網(wǎng)格在內(nèi)部為雙線性三角形網(wǎng)格其實(shí)是四邊形網(wǎng)格的退化。其在單元內(nèi)部應(yīng)變是不變的，而四邊形網(wǎng)格在內(nèi)部為雙線性變化。因此使用三角形劃分時(shí)，網(wǎng)格需要?jiǎng)澐直容^密，才能保證精度劃分網(wǎng)格時(shí)盡量推薦使用四邊變化。因此使用三角形劃分時(shí)，網(wǎng)格需要?jiǎng)澐直容^密，才能保證精度劃分網(wǎng)格時(shí)盡量推薦使用四邊形或六面體單元。雖然現(xiàn)在隨著理論的進(jìn)步，二次三角形單元對(duì)于靜力問題已經(jīng)能

6、夠獲得與一次四形或六面體單元。雖然現(xiàn)在隨著理論的進(jìn)步，二次三角形單元對(duì)于靜力問題已經(jīng)能夠獲得與一次四邊形同樣的計(jì)算精度，但是對(duì)于動(dòng)力問題由于二次三角形單元其節(jié)點(diǎn)質(zhì)量分布不均勻，因此會(huì)出現(xiàn)邊形同樣的計(jì)算精度，但是對(duì)于動(dòng)力問題由于二次三角形單元其節(jié)點(diǎn)質(zhì)量分布不均勻，因此會(huì)出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，對(duì)于動(dòng)力問題不推薦使用三角形單元。不平衡現(xiàn)象，對(duì)于動(dòng)力問題不推薦使用三角形單元。 （三角形單元形函數(shù)（三角形單元形函數(shù) 01 01* *2 2* *y y，0101* *2 2* *y y 四邊形單元形函數(shù)四邊形單元形函數(shù) 01 01* *2 2* *3 3* *x x* *y y， 01 01* *2 2* *3

7、 3* *x x* *y y 應(yīng)變應(yīng)變, , ，u(), v() u(), v() ） 7三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用三、高階與低階單元區(qū)別三、高階與低階單元區(qū)別 單元階次是指單元形函數(shù)的多項(xiàng)式階次。單元階次是指單元形函數(shù)的多項(xiàng)式階次。 什么是形函數(shù)什么是形函數(shù)? ?形函數(shù)是指給出單元內(nèi)結(jié)果形態(tài)的數(shù)值函數(shù)。因?yàn)榈慕獯鹬皇枪?jié)點(diǎn)自由度值，需要通過形函數(shù)用節(jié)點(diǎn)形函數(shù)是指給出單元內(nèi)結(jié)果形態(tài)的數(shù)值函數(shù)。因?yàn)榈慕獯鹬皇枪?jié)點(diǎn)自由度值，需要通過形函數(shù)用節(jié)點(diǎn)自由度的值來描述單元內(nèi)任一點(diǎn)的值。自由度的值來描述單元內(nèi)任一點(diǎn)的值。形函數(shù)根據(jù)給定的單元特性給出。形函數(shù)根據(jù)給定的單元特性給出。每一個(gè)單元的形函

8、數(shù)反映單元真實(shí)特性的程度，直接影響求解精度。每一個(gè)單元的形函數(shù)反映單元真實(shí)特性的程度，直接影響求解精度。注意：一旦選擇了單元類型，就選擇了相應(yīng)單元類型的形函數(shù)，所注意：一旦選擇了單元類型，就選擇了相應(yīng)單元類型的形函數(shù)，所 以選擇單元類型之前，應(yīng)查看相關(guān)單元的形函數(shù)信息。典型以選擇單元類型之前，應(yīng)查看相關(guān)單元的形函數(shù)信息。典型 的，線性單元只有角節(jié)點(diǎn)，而二次單元還有中間節(jié)點(diǎn)。的，線性單元只有角節(jié)點(diǎn)，而二次單元還有中間節(jié)點(diǎn)。8三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用自由度按二次分布自由度按二次分布真實(shí)曲線真實(shí)曲線線性近似線性近似 ( (結(jié)果差）結(jié)果差）二次近似（結(jié)果好）二次近似（結(jié)果好）多個(gè)單元線

9、性近似（結(jié)果多個(gè)單元線性近似（結(jié)果較好）較好）9三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用線性單元線性單元單元扭曲變形很敏感。單元扭曲變形很敏感。如果只想得到名義上的應(yīng)力時(shí)，可以采用線性如果只想得到名義上的應(yīng)力時(shí)，可以采用線性單元。單元。在應(yīng)力梯度大的地方，應(yīng)該劃分大量的單元。在應(yīng)力梯度大的地方，應(yīng)該劃分大量的單元。二次單元二次單元二次單元在描述曲線或曲面邊界時(shí)比線性單元二次單元在描述曲線或曲面邊界時(shí)比線性單元更精確。但對(duì)單元扭曲變形反映不明顯。如果更精確。但對(duì)單元扭曲變形反映不明顯。如果想得到高精度的應(yīng)力，應(yīng)采用二次單元。想得到高精度的應(yīng)力，應(yīng)采用二次單元。一般情況下，與線性單元相比，所用單元

10、個(gè)數(shù)一般情況下，與線性單元相比，所用單元個(gè)數(shù)較少，自由度較少，結(jié)果較好。較少，自由度較少，結(jié)果較好。10三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用四、結(jié)構(gòu)分析常用單元四、結(jié)構(gòu)分析常用單元 1 1、三維實(shí)體單元、三維實(shí)體單元 常用的三維實(shí)體單元有常用的三維實(shí)體單元有459295 185,459295 185, 186 187 186 187（其中對(duì)于非線性問題推薦使用（其中對(duì)于非線性問題推薦使用1818系列單系列單 元）元） 1 1）4545單元描述：單元描述： 45 45 單元用于三維實(shí)體結(jié)構(gòu)模型單元用于三維實(shí)體結(jié)構(gòu)模型. .單元由單元由8 8個(gè)節(jié)點(diǎn)結(jié)合而個(gè)節(jié)點(diǎn)結(jié)合而 成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)

11、有x x、y y、z3z3個(gè)方向的自個(gè)方向的自由度。該單元具有塑性由度。該單元具有塑性, ,蠕蠕 變變, ,膨脹膨脹, ,應(yīng)力強(qiáng)化應(yīng)力強(qiáng)化, ,大變形和大應(yīng)變的特征。類似的單元有適大變形和大應(yīng)變的特征。類似的單元有適 用于各向異性材料的用于各向異性材料的6464單元。單元。45 45 單元的更高階單元單元的更高階單元 是是9595。11三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 2 2）185185單元描述：單元描述： 185 185 單元用于構(gòu)造三維固體結(jié)構(gòu)單元用于構(gòu)造三維固體結(jié)構(gòu). .單元通過單元通過8 8 個(gè)節(jié)點(diǎn)來定個(gè)節(jié)點(diǎn)來定 義，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有義，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3 3個(gè)沿著個(gè)沿著x x、y y、

12、z 3z 3個(gè)方向的自由度。個(gè)方向的自由度。 其具有超其具有超 式模擬幾乎不可壓縮彈塑材料和完全不可壓縮超彈性材料。式模擬幾乎不可壓縮彈塑材料和完全不可壓縮超彈性材料。 185 185 單元的更高階單元是單元的更高階單元是186186。 2 2、薄膜使用、薄膜使用4141單元，薄殼使用單元，薄殼使用6363單元（包含彎曲以及單元（包含彎曲以及 薄膜效應(yīng)），厚殼可以使用薄膜效應(yīng)），厚殼可以使用4343，143143，181181等等 1 1）6363單元描述：單元描述： 63 63 具備彎曲和膜的特性，能承受平面內(nèi)和法線方向的具備彎曲和膜的特性，能承受平面內(nèi)和法線方向的 荷載。這個(gè)單元在節(jié)點(diǎn)上有

13、荷載。這個(gè)單元在節(jié)點(diǎn)上有6 6個(gè)自由度：節(jié)點(diǎn)個(gè)自由度：節(jié)點(diǎn)x x、y y、z z方向的平方向的平 動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)。它也具備了應(yīng)力硬化和大變形能力。在大變形（有動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)。它也具備了應(yīng)力硬化和大變形能力。在大變形（有 限的旋轉(zhuǎn)）分析中可選擇一致正切剛度矩陣這一選項(xiàng)。相似的限的旋轉(zhuǎn)）分析中可選擇一致正切剛度矩陣這一選項(xiàng)。相似的 單元有單元有43 43 、181 (181 (塑性能力塑性能力) )和和93 (93 (中節(jié)點(diǎn)中節(jié)點(diǎn)) )。 12三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 2 2）181181單元描述單元描述 181 181單元適合對(duì)薄的到具有一定厚度的殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。單元適合對(duì)薄的到具有一定厚

14、度的殼體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。 它是一個(gè)它是一個(gè)4 4結(jié)點(diǎn)單元，每個(gè)結(jié)點(diǎn)具有結(jié)點(diǎn)單元，每個(gè)結(jié)點(diǎn)具有6 6個(gè)自由度：平動(dòng)與轉(zhuǎn)個(gè)自由度：平動(dòng)與轉(zhuǎn) 動(dòng)自由度。動(dòng)自由度。( (如果應(yīng)用了薄膜選項(xiàng)的話，那該單元?jiǎng)t只有平動(dòng)自如果應(yīng)用了薄膜選項(xiàng)的話，那該單元?jiǎng)t只有平動(dòng)自 由度了由度了) )。181181單元非常適用于分析線性的，大轉(zhuǎn)動(dòng)變形和單元非常適用于分析線性的，大轉(zhuǎn)動(dòng)變形和 非線性的大形變。非線性的大形變。181181單元可以應(yīng)用在多層結(jié)構(gòu)的材料，如單元可以應(yīng)用在多層結(jié)構(gòu)的材料，如 復(fù)合層壓殼體或者夾層結(jié)構(gòu)的建模。和復(fù)合層壓殼體或者夾層結(jié)構(gòu)的建模。和4343單元相比單元相比 181 181單元具有很強(qiáng)非線性收斂

15、性。單元具有很強(qiáng)非線性收斂性。 13三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 3 3、一般彈性問題常使用、一般彈性問題常使用4 4，厚梁可以采用，厚梁可以采用188188，189189單元單元 14三、單元的選擇與使用三、單元的選擇與使用 1 1）4 4單元描述單元描述 4 4 是一種可用于承受拉、壓、彎、扭的單軸受力單元。這是一種可用于承受拉、壓、彎、扭的單軸受力單元。這 種單元在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有六個(gè)自由度：種單元在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有六個(gè)自由度：x x、y y、z z 三個(gè)方向的線位三個(gè)方向的線位 移和繞移和繞x x、y y、z z三個(gè)軸的角位移。可用于計(jì)算應(yīng)力硬化三個(gè)軸的角位移。可用于計(jì)算應(yīng)力硬化

16、及大變形的問題。三維塑性梁按及大變形的問題。三維塑性梁按2424單元考慮。單元考慮。 2 2）188188單元描述單元描述 188 188 單元適合于分析從細(xì)長到中等粗短的梁結(jié)構(gòu)，該單單元適合于分析從細(xì)長到中等粗短的梁結(jié)構(gòu)，該單 元基于鐵木辛哥梁結(jié)構(gòu)理論，并考慮了剪切變形的影響。非元基于鐵木辛哥梁結(jié)構(gòu)理論，并考慮了剪切變形的影響。非 常適合線性、大角度轉(zhuǎn)動(dòng)和非線性大應(yīng)變問題。其高階模式為常適合線性、大角度轉(zhuǎn)動(dòng)和非線性大應(yīng)變問題。其高階模式為 189 189單元單元 15四、定義材料屬性四、定義材料屬性 對(duì)于單位本身沒有強(qiáng)制要求，只需要材料屬性與幾何建模尺寸單位統(tǒng)一。對(duì)于單位本身沒有強(qiáng)制要求，只

17、需要材料屬性與幾何建模尺寸單位統(tǒng)一。 指定材料屬性：指定材料屬性： 16四、定義材料屬性四、定義材料屬性使用樹形結(jié)構(gòu)選中定義好的材料類型。使用樹形結(jié)構(gòu)選中定義好的材料類型。然后輸入各個(gè)材料的特征值。然后輸入各個(gè)材料的特征值。或使用或使用 命令命令,1,30e6,1,30e6,1,.3,1,.317四、定義材料屬性四、定義材料屬性復(fù)制材料模型到另一個(gè)材料表或刪除材料類型復(fù)制材料模型到另一個(gè)材料表或刪除材料類型18五、建模五、建模一、中的坐標(biāo)系一、中的坐標(biāo)系 包括總體、局部、節(jié)點(diǎn)，顯式、結(jié)果等坐標(biāo)系，以及作圖的參考平面。包括總體、局部、節(jié)點(diǎn)，顯式、結(jié)果等坐標(biāo)系，以及作圖的參考平面。 1 1、整體坐

18、標(biāo)系、整體坐標(biāo)系 ,0 ,0 總體笛卡兒坐標(biāo)系總體笛卡兒坐標(biāo)系 ,1 ,1 總體柱坐標(biāo)系總體柱坐標(biāo)系 ,2 ,2 總體球坐標(biāo)系總體球坐標(biāo)系 2 2、局部坐標(biāo)系、局部坐標(biāo)系 局部坐標(biāo)系是用戶自定義的坐標(biāo)系局部坐標(biāo)系是用戶自定義的坐標(biāo)系 19五、建模五、建模 3 3、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系、節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 默認(rèn)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系總是笛卡兒坐標(biāo)系并與總體笛卡兒坐標(biāo)系平默認(rèn)的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系總是笛卡兒坐標(biāo)系并與總體笛卡兒坐標(biāo)系平 行，節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系可以進(jìn)行改變使之朝向激活坐標(biāo)系方向。命令行，節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系可以進(jìn)行改變使之朝向激活坐標(biāo)系方向。命令 為為7 7 . .下圖中的園，如我們僅需要約束外邊界徑向，則需要在圓下圖中的園，如我們僅需要

19、約束外邊界徑向，則需要在圓 心處建立局部圓柱坐標(biāo)系，然后將圓周上的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到心處建立局部圓柱坐標(biāo)系，然后將圓周上的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到 柱坐標(biāo)系上柱坐標(biāo)系上20五、建模五、建模二、實(shí)體建模二、實(shí)體建模 實(shí)體模型建立可以分兩種方法：直接將模型導(dǎo)入或利用本身的前處理軟件進(jìn)行模型建立實(shí)體模型建立可以分兩種方法：直接將模型導(dǎo)入或利用本身的前處理軟件進(jìn)行模型建立 1 1、從系統(tǒng)中導(dǎo)入實(shí)體模型、從系統(tǒng)中導(dǎo)入實(shí)體模型 對(duì)于復(fù)雜模型這樣可以極大的減少建模的工作量，但相應(yīng)的幾何清理和網(wǎng)格劃分時(shí)就需要投對(duì)于復(fù)雜模型這樣可以極大的減少建模的工作量，但相應(yīng)的幾何清理和網(wǎng)格劃分時(shí)就需要投入更多的時(shí)間與精力。如果模型可

20、以通過二維拉伸或旋轉(zhuǎn)生成，最好導(dǎo)入二維模型，進(jìn)行網(wǎng)格入更多的時(shí)間與精力。如果模型可以通過二維拉伸或旋轉(zhuǎn)生成，最好導(dǎo)入二維模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分后，拉伸或旋轉(zhuǎn)生成三維網(wǎng)格，以保證網(wǎng)格質(zhì)量。（在直線與曲線時(shí)候很容易出現(xiàn)問題，劃分后，拉伸或旋轉(zhuǎn)生成三維網(wǎng)格，以保證網(wǎng)格質(zhì)量。（在直線與曲線時(shí)候很容易出現(xiàn)問題，可以考慮中進(jìn)行幾何修改將端點(diǎn)設(shè)置在交界處）。對(duì)于導(dǎo)入的模型可以使用幾何檢查（或，可以考慮中進(jìn)行幾何修改將端點(diǎn)設(shè)置在交界處）。對(duì)于導(dǎo)入的模型可以使用幾何檢查（或， ）來檢查幾何清理。（常用的導(dǎo)入文件如）來檢查幾何清理。（常用的導(dǎo)入文件如 ） 2 2、利用前處理建立模型、利用前處理建立模型 建議模型的幾何

21、單位按照米（建議模型的幾何單位按照米（m m）或毫米（）進(jìn)行）或毫米（）進(jìn)行21五、建模五、建模 本身并不具有功能，但可以通過記錄編輯器進(jìn)行一定的修改操作功本身并不具有功能，但可以通過記錄編輯器進(jìn)行一定的修改操作功能能 把操作命令保存在日志文件中。把操作命令保存在日志文件中。 在記錄編輯器窗口修改記錄，然后單擊在記錄編輯器窗口修改記錄，然后單擊 , , 修改的命令將讀回。修改的命令將讀回。 22五、建模五、建模相關(guān)操作相關(guān)操作 1 1、點(diǎn)，線，面，體的建立、點(diǎn)，線，面，體的建立 2 2、布爾操作：加、布爾操作：加()()、剪、剪()()、相交、相交()()、切割、切割()() 3 3、拉伸：線

22、拉伸成面，面拉伸成體、拉伸：線拉伸成面，面拉伸成體 4 4、復(fù)制與映射（一般需要執(zhí)行命令，使得形成的節(jié)點(diǎn)重、復(fù)制與映射（一般需要執(zhí)行命令，使得形成的節(jié)點(diǎn)重 合）合） 5 5、工作平面的使用、工作平面的使用23五、建模五、建模三、耦合與約束方程三、耦合與約束方程 1 1、耦合、耦合 耦合是使一組節(jié)點(diǎn)具有相同的自由度值。耦合是使一組節(jié)點(diǎn)具有相同的自由度值。除了自由度值是由求解器計(jì)算而非用戶指定外，與約束相類似。除了自由度值是由求解器計(jì)算而非用戶指定外，與約束相類似。例如，節(jié)點(diǎn)例如，節(jié)點(diǎn)1 1和節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)2 2在方向上耦合，求解器將計(jì)算節(jié)點(diǎn)在方向上耦合，求解器將計(jì)算節(jié)點(diǎn)1 1的值并簡單地把該值賦值給

23、節(jié)點(diǎn)的值并簡單地把該值賦值給節(jié)點(diǎn)2 2的。的。 一個(gè)耦合集是一組在同一方向約束在一起的節(jié)點(diǎn)一個(gè)耦合集是一組在同一方向約束在一起的節(jié)點(diǎn) ( (即一個(gè)自由度即一個(gè)自由度) )。 一個(gè)模型中可以定義多個(gè)耦合，但一個(gè)耦合中只能包含一個(gè)方向的自由度。一個(gè)模型中可以定義多個(gè)耦合，但一個(gè)耦合中只能包含一個(gè)方向的自由度。 注意：注意：耦合中的自由度方向耦合中的自由度方向 (, , (, , 等等) )是節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系中的方向。是節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系中的方向。求解器只保留耦合中的第一個(gè)自由度，并把它作為主自由度，而不保留其余自由度。求解器只保留耦合中的第一個(gè)自由度，并把它作為主自由度，而不保留其余自由度。24五、建模五、建模

24、 耦合的建立：耦合的建立： 1 1）對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同方向耦合：）對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同方向耦合：選擇所需要的集合。選擇所需要的集合。接著使用接著使用 命令命令 或或 。例如例如, , 所有被選擇節(jié)點(diǎn)在方向上耦合所有被選擇節(jié)點(diǎn)在方向上耦合25五、建模五、建模 2 2）同一位置節(jié)點(diǎn)間的耦合：）同一位置節(jié)點(diǎn)間的耦合：首先確保所有要耦合的節(jié)點(diǎn)都被選擇。首先確保所有要耦合的節(jié)點(diǎn)都被選擇。接著使用命令接著使用命令 或或 / . / .例如：例如：同一位置的所有節(jié)點(diǎn)在上耦合同一位置的所有節(jié)點(diǎn)在上耦合 ( (包含包含 0.0001 0.0001的缺省誤差的缺省誤差) )。26五、建模五、建模 3 3）不在同一位置節(jié)點(diǎn)間的耦

25、合）不在同一位置節(jié)點(diǎn)間的耦合, ,如循環(huán)對(duì)稱：如循環(huán)對(duì)稱：首先確保所有要耦合的節(jié)點(diǎn)都被選擇。首先確保所有要耦合的節(jié)點(diǎn)都被選擇。然后使用命令然后使用命令 或或 . .例如例如, ,0.0001,0,0,0,1,0 ,0.0001,0,0,0,1,0 把把Z Z方向相差方向相差1 1的節(jié)點(diǎn)的各自由度進(jìn)行耦合的節(jié)點(diǎn)的各自由度進(jìn)行耦合 ( (注：當(dāng)前選項(xiàng)是總體笛卡兒坐標(biāo)系，注：當(dāng)前選項(xiàng)是總體笛卡兒坐標(biāo)系，0 0）27五、建模五、建模 2 2、約束方程、約束方程 約束方程定義了節(jié)點(diǎn)自由度間的線性關(guān)系。約束方程定義了節(jié)點(diǎn)自由度間的線性關(guān)系。若兩個(gè)自由度耦合，若兩個(gè)自由度耦合， 它們的簡單關(guān)系是它們的簡單關(guān)

26、系是 1 = 2 1 = 2。約束方程是耦合的更一般形式，允許寫諸如約束方程是耦合的更一般形式，允許寫諸如 1 + 3.5 1 + 3.5* *2 = 10.02 = 10.0的約束方程。的約束方程。 在一個(gè)模型中可以定義任意多個(gè)約束方程。在一個(gè)模型中可以定義任意多個(gè)約束方程。 一個(gè)約束方程可以包含任意數(shù)量的節(jié)點(diǎn)和自由度。約束方程的一般形式是：一個(gè)約束方程可以包含任意數(shù)量的節(jié)點(diǎn)和自由度。約束方程的一般形式是：1 1* *1 + 2 1 + 2 * * 2 + 3 2 + 3* *3 + 3 + 約束方程一般用于：約束方程一般用于： 連接不同的網(wǎng)格連接不同的網(wǎng)格 連接不同類型的單元連接不同類型的

27、單元 建立剛性域建立剛性域 過盈裝配過盈裝配 28五、建模五、建模 連接不同的網(wǎng)格：連接不同的網(wǎng)格： 兩個(gè)已劃分網(wǎng)格的實(shí)體在某個(gè)面相連接，若它們的節(jié)點(diǎn)不相同，可以通過建立約束方程來建立兩個(gè)已劃分網(wǎng)格的實(shí)體在某個(gè)面相連接，若它們的節(jié)點(diǎn)不相同，可以通過建立約束方程來建立連接。連接。 命令命令( (或或 ). ).先選擇網(wǎng)格劃分較好的部分實(shí)體的節(jié)點(diǎn)和另一部分的單元。先選擇網(wǎng)格劃分較好的部分實(shí)體的節(jié)點(diǎn)和另一部分的單元。自動(dòng)計(jì)算所有必要的系數(shù)和常數(shù)。自動(dòng)計(jì)算所有必要的系數(shù)和常數(shù)。適合于實(shí)體單元對(duì)實(shí)體單元適合于實(shí)體單元對(duì)實(shí)體單元, 2 , 2 或或 3 321,1,2,1,1,0.25, , , , ,

28、,0,29五、建模五、建模 連接不同類型單元：連接不同類型單元： 如果需要連接自由度設(shè)置不同的單元類型，則要求先耦合相同自由度，再寫出約束方程，以便如果需要連接自由度設(shè)置不同的單元類型，則要求先耦合相同自由度，再寫出約束方程，以便于從一類單元向另一類單元傳遞載荷：于從一類單元向另一類單元傳遞載荷：梁與實(shí)體或垂直于殼的梁梁與實(shí)體或垂直于殼的梁殼與實(shí)體殼與實(shí)體 命令命令( (或或 ) ) 約束方程為：231/(31)30五、建模五、建模 有時(shí)候同樣的模型建模方法不同，會(huì)帶來不同的結(jié)果有時(shí)候同樣的模型建模方法不同，會(huì)帶來不同的結(jié)果, ,一種方法不行可以試試看其他的做法一種方法不行可以試試看其他的做法

29、7k,1 k,2,1k,3,1,1 k,4,1 a,1,2,3,4 ,1 4,0.5,0.5,0.15 ,7 ,1 ,90.000000,4,0.5,0.5,0.15 ,13 ,1（生成園拉伸成圓柱）無法進(jìn)行操作7 k,10.50.5 k,2,0.50.5 k,3,0.5,0.5 k,40.5,0.5 a,1,2,3,4 ,1 ,0,0.150.2,1.2,0,360,90.000000,0,0.150.6,0.6,0,360 （直接生成圓柱）31六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分：網(wǎng)格劃分： 1 1、二維網(wǎng)格劃分：自由劃分與劃分（僅對(duì)三角形及四邊形可用）、二維網(wǎng)格劃分：自由劃分與劃分（僅對(duì)三角

30、形及四邊形可用） 如模型可以通過拉伸或旋轉(zhuǎn)生成三維模型，常常先進(jìn)行二維劃如模型可以通過拉伸或旋轉(zhuǎn)生成三維模型，常常先進(jìn)行二維劃 分，然后生成三維網(wǎng)格。分，然后生成三維網(wǎng)格。 2 2、三維網(wǎng)格劃分：自由劃分、劃分，劃分、三維網(wǎng)格劃分：自由劃分、劃分，劃分 如需要?jiǎng)澐譃榱骟w單元?jiǎng)t只能使用劃分與劃分如需要?jiǎng)澐譃榱骟w單元?jiǎng)t只能使用劃分與劃分 3 3、合理利用結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，可以大量降低工作量、合理利用結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，可以大量降低工作量 4 4、網(wǎng)格劃分理論上網(wǎng)格越細(xì)，結(jié)果越精確；實(shí)際情況，由于數(shù)值計(jì)算的誤差，網(wǎng)格細(xì)到一定程、網(wǎng)格劃分理論上網(wǎng)格越細(xì)，結(jié)果越精確；實(shí)際情況，由于數(shù)值計(jì)算的誤差，網(wǎng)格細(xì)到一定

31、程度，精度不會(huì)再提高，甚至?xí)陆?。度，精度不?huì)再提高，甚至?xí)陆怠?32六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分 一、劃分一、劃分 劃需要滿足一定的條件：劃需要滿足一定的條件：面必須包含面必須包含 3 3 或或 4 4 條線（三角形或四邊形）。條線（三角形或四邊形）。體必須包含體必須包含 4 4 、5 5 或或 6 6 個(gè)面（四面體，三棱柱或六面體）。個(gè)面（四面體，三棱柱或六面體）。對(duì)邊的單元分割必須匹配。對(duì)邊的單元分割必須匹配。對(duì)三角形或四面體單元分割數(shù)必須為偶數(shù)。對(duì)三角形或四面體單元分割數(shù)必須為偶數(shù)。 如果線或面多余條件可以使用對(duì)線或面進(jìn)行融合（僅僅是方便網(wǎng)格劃分，不改變?nèi)魏螏缀涡畔ⅲ?，如果線或面多余條件

32、可以使用對(duì)線或面進(jìn)行融合（僅僅是方便網(wǎng)格劃分，不改變?nèi)魏螏缀涡畔ⅲ?，但在劃分完后記得要將融合的線或面刪除。對(duì)于過于不規(guī)則的模型可以進(jìn)行布爾操作將之分割但在劃分完后記得要將融合的線或面刪除。對(duì)于過于不規(guī)則的模型可以進(jìn)行布爾操作將之分割為規(guī)則的結(jié)構(gòu)。為規(guī)則的結(jié)構(gòu)。 33六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分劃分實(shí)例：使用映射網(wǎng)格方法，將模型視為三邊形棱柱，球面為底面，相鄰三個(gè)面為側(cè)面，其余面合為另一個(gè)底面34六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分劃分實(shí)例：（適當(dāng)?shù)膶?duì)體積進(jìn)行切割）35六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分劃分實(shí)例：（充分利用結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，建立1/23渦輪模型，劃分網(wǎng)格后復(fù)制生成整體模型，然后 交界面處節(jié)點(diǎn)）36六、網(wǎng)格劃分六

33、、網(wǎng)格劃分 二、拉伸及掃掠劃分二、拉伸及掃掠劃分 把一個(gè)面拖拉成一個(gè)體時(shí)，可以連同面上網(wǎng)格一起拉伸得到網(wǎng)格化的體，稱為網(wǎng)格拖拉。優(yōu)點(diǎn)；把一個(gè)面拖拉成一個(gè)體時(shí)，可以連同面上網(wǎng)格一起拉伸得到網(wǎng)格化的體，稱為網(wǎng)格拖拉。優(yōu)點(diǎn)；易于生成塊體單元（六面體）或塊體單元與棱柱體單元組合的單元。必要條件：體的形狀必須易于生成塊體單元（六面體）或塊體單元與棱柱體單元組合的單元。必要條件：體的形狀必須允許拉伸，源面與目標(biāo)面幾何拓?fù)浔仨氁恢略试S拉伸，源面與目標(biāo)面幾何拓?fù)浔仨氁恢?（有時(shí)候當(dāng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí)會(huì)出現(xiàn)無法掃掠，如果確定結(jié)果能夠滿足掃掠的條件，可以試用（有時(shí)候當(dāng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜時(shí)會(huì)出現(xiàn)無法掃掠，如果確定結(jié)果能夠滿足

34、掃掠的條件，可以試用拉伸生成網(wǎng)格）拉伸生成網(wǎng)格） 37六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分劃分實(shí)例彈簧38六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分劃分實(shí)例面網(wǎng)格劃分，然后掃掠形成三維體網(wǎng)格39六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分練習(xí)：練習(xí)： 模型模型1 1：（對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何切割后使用與劃分）：（對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行幾何切割后使用與劃分） 實(shí)體模型參考網(wǎng)格模型1完整模型.txt40六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分練習(xí)：練習(xí)： 模型模型2 2（車輪）：幾何切割后劃分然后復(fù)制為完整模型（車輪）：幾何切割后劃分然后復(fù)制為完整模型 1/6實(shí)體模型參考網(wǎng)格車輪建模文件.txt41六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分練習(xí)：練習(xí)： 模型模型3 3：幾何切割后掃掠劃分：幾何切割后

35、掃掠劃分 實(shí)體模型參考網(wǎng)格模型3建模分網(wǎng).txt42六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分 3 3、網(wǎng)格質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)格質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn) 網(wǎng)格劃分一般主要檢查的劃分警告為：長寬比、平行度、最大角、雅可比率、扭曲角和翹曲網(wǎng)格劃分一般主要檢查的劃分警告為：長寬比、平行度、最大角、雅可比率、扭曲角和翹曲角。角。 前三種出現(xiàn)時(shí)一般不會(huì)引起致命性的錯(cuò)誤，并且對(duì)于復(fù)雜模型有時(shí)候很難避免出現(xiàn)（當(dāng)然使前三種出現(xiàn)時(shí)一般不會(huì)引起致命性的錯(cuò)誤，并且對(duì)于復(fù)雜模型有時(shí)候很難避免出現(xiàn)（當(dāng)然使用專業(yè)的前處理軟件如可以做到很好的網(wǎng)格劃分），但雅可比率的警告或錯(cuò)誤必須避免。另對(duì)用專業(yè)的前處理軟件如可以做到很好的網(wǎng)格劃分），但雅可比率的警告或錯(cuò)

36、誤必須避免。另對(duì)長寬比限制比較低，默認(rèn)極限為長寬比限制比較低，默認(rèn)極限為2020：1 1，但最好不要這么大，個(gè)人建議最多到，但最好不要這么大，個(gè)人建議最多到5 5：1 1。 翹曲角：依次沿對(duì)角線將四邊形分成兩個(gè)三角形，尋找這兩個(gè)三角形所在面構(gòu)成夾角的最大翹曲角：依次沿對(duì)角線將四邊形分成兩個(gè)三角形，尋找這兩個(gè)三角形所在面構(gòu)成夾角的最大夾角，即為翹曲角。主要對(duì)于曲面情況需要考慮，一般情況下不需要考慮。夾角，即為翹曲角。主要對(duì)于曲面情況需要考慮，一般情況下不需要考慮。43六、網(wǎng)格劃分六、網(wǎng)格劃分 扭曲角：理想單元的各條邊之間是正交的。對(duì)于三角形單元，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其對(duì)邊中點(diǎn)的連線扭曲角：理想單元的各條邊

37、之間是正交的。對(duì)于三角形單元，每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其對(duì)邊中點(diǎn)的連線和另外兩條邊中點(diǎn)的連線會(huì)相交，取它的銳角，這樣會(huì)產(chǎn)生三個(gè)銳角：和另外兩條邊中點(diǎn)的連線會(huì)相交，取它的銳角，這樣會(huì)產(chǎn)生三個(gè)銳角：A1A1，A2A2和和A3A3，扭曲角為：，扭曲角為：9090（A1A1，A2A2，A3A3）。對(duì)于四邊形單元，兩條對(duì)邊中點(diǎn)的連線之間會(huì)形成銳角，）。對(duì)于四邊形單元，兩條對(duì)邊中點(diǎn)的連線之間會(huì)形成銳角，9090銳角。銳角。 44七、載荷施加七、載荷施加 荷載可以分為五類：荷載可以分為五類：自由度約束：指定自由度值。諸如應(yīng)力分析中的位移或熱分析中自由度約束：指定自由度值。諸如應(yīng)力分析中的位移或熱分析中的溫度。的溫度。集中

38、荷載：點(diǎn)荷載。如力或熱流率。集中荷載：點(diǎn)荷載。如力或熱流率。表面荷載：表面荷載：分布在表面的荷載，如壓力或?qū)α鳌７植荚诒砻娴暮奢d，如壓力或?qū)α?。體荷載：體荷載：體或場(chǎng)荷載，如溫度（引起膨脹）或內(nèi)部熱生成率。體或場(chǎng)荷載，如溫度（引起膨脹）或內(nèi)部熱生成率。慣性荷載：慣性荷載：由于結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的荷載，如重力或轉(zhuǎn)動(dòng)速度。由于結(jié)構(gòu)質(zhì)量或慣性引起的荷載，如重力或轉(zhuǎn)動(dòng)速度。45七、結(jié)構(gòu)分析七、結(jié)構(gòu)分析 的結(jié)構(gòu)分析，按結(jié)構(gòu)特性可以分為線性分析以及的結(jié)構(gòu)分析，按結(jié)構(gòu)特性可以分為線性分析以及非線性分析；按時(shí)效性可以分為靜力和動(dòng)力分析。其中非線性分析；按時(shí)效性可以分為靜力和動(dòng)力分析。其中動(dòng)力分析一般常用的包括

39、模態(tài)分析、諧分析和瞬態(tài)分析。動(dòng)力分析一般常用的包括模態(tài)分析、諧分析和瞬態(tài)分析。非線性分析由材料非線性、幾何非線性與狀態(tài)非線性構(gòu)成。非線性分析由材料非線性、幾何非線性與狀態(tài)非線性構(gòu)成。 46七、載荷施加七、載荷施加 的載荷既可以對(duì)實(shí)體模型施加也可以對(duì)有限元模型進(jìn)行施加（求解時(shí)會(huì)自動(dòng)將施加在實(shí)體上的載荷既可以對(duì)實(shí)體模型施加也可以對(duì)有限元模型進(jìn)行施加（求解時(shí)會(huì)自動(dòng)將施加在實(shí)體上的載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點(diǎn)上）的載荷轉(zhuǎn)化到節(jié)點(diǎn)上） 通常推薦對(duì)實(shí)體進(jìn)行施加，一是實(shí)體便于選擇，二是實(shí)體模型獨(dú)立于網(wǎng)格，如果模型網(wǎng)格劃通常推薦對(duì)實(shí)體進(jìn)行施加，一是實(shí)體便于選擇，二是實(shí)體模型獨(dú)立于網(wǎng)格，如果模型網(wǎng)格劃分之后，不需要重新加載。

40、分之后，不需要重新加載。 注意事項(xiàng)：對(duì)于同類型的載荷采取替換機(jī)制。例如對(duì)面同時(shí)施加壓力以及熱流密度載荷，由注意事項(xiàng)：對(duì)于同類型的載荷采取替換機(jī)制。例如對(duì)面同時(shí)施加壓力以及熱流密度載荷，由于這兩種載荷都屬于面載荷，僅僅最后施加的載荷生效，此時(shí)需要生成表面效應(yīng)網(wǎng)格，使得載于這兩種載荷都屬于面載荷，僅僅最后施加的載荷生效，此時(shí)需要生成表面效應(yīng)網(wǎng)格，使得載荷分別作用在不同的載體上荷分別作用在不同的載體上47七、載荷施加七、載荷施加對(duì)于對(duì)稱、反對(duì)稱模型可以施加對(duì)稱和反對(duì)稱邊界條件對(duì)于對(duì)稱、反對(duì)稱模型可以施加對(duì)稱和反對(duì)稱邊界條件對(duì)稱邊界條件：指向邊界的位移和繞邊界的轉(zhuǎn)動(dòng)被固定。對(duì)稱邊界條件：指向邊界的位移

41、和繞邊界的轉(zhuǎn)動(dòng)被固定。反對(duì)稱邊界條件：平行邊界的位移和繞垂直邊界的轉(zhuǎn)動(dòng)被固定。反對(duì)稱邊界條件：平行邊界的位移和繞垂直邊界的轉(zhuǎn)動(dòng)被固定。反對(duì)稱邊界UY=UZ=0ROTX=0對(duì)稱邊界UX=0ROTY=ROTZ=0YX48八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 一、線性分析一、線性分析 線性分析的基本步驟是建立幾何模型、定義材料屬性、選擇單元、劃分網(wǎng)格、施加載荷與約線性分析的基本步驟是建立幾何模型、定義材料屬性、選擇單元、劃分網(wǎng)格、施加載荷與約束、求解、結(jié)果后處理。基本上不需要對(duì)求解選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。束、求解、結(jié)果后處理?；旧喜恍枰獙?duì)求解選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置。 49八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 1 1、線性靜力分析、線性靜力分

42、析 對(duì)于靜力問題程序一般默認(rèn)為稀疏矩陣直接求解器，對(duì)于大模型可以考慮使用求解器（求解器對(duì)于靜力問題程序一般默認(rèn)為稀疏矩陣直接求解器，對(duì)于大模型可以考慮使用求解器（求解器的詳細(xì)性能參照附錄的詳細(xì)性能參照附錄1 1）。對(duì)于靜力問題基本上不需要求解設(shè)置，但對(duì)于非線性問題則需要進(jìn)）。對(duì)于靜力問題基本上不需要求解設(shè)置，但對(duì)于非線性問題則需要進(jìn)行相應(yīng)的非線性選項(xiàng)設(shè)置以及結(jié)果輸出頻率設(shè)置（因?yàn)榉蔷€性求解有很多的中間結(jié)果，系統(tǒng)一行相應(yīng)的非線性選項(xiàng)設(shè)置以及結(jié)果輸出頻率設(shè)置（因?yàn)榉蔷€性求解有很多的中間結(jié)果，系統(tǒng)一般默認(rèn)輸出最后一個(gè)子步，用戶視需要調(diào)整）般默認(rèn)輸出最后一個(gè)子步，用戶視需要調(diào)整） 50八、結(jié)構(gòu)分析八、

43、結(jié)構(gòu)分析 對(duì)于殼，實(shí)體的線性靜力分析結(jié)束后可以通過命令（對(duì)于殼，實(shí)體的線性靜力分析結(jié)束后可以通過命令（ ）獲得網(wǎng)格的離散誤差評(píng)估值）獲得網(wǎng)格的離散誤差評(píng)估值（能量百分比誤差）。還可使用（能量百分比誤差）。還可使用（ ）來獲得單元與單元之間的結(jié)構(gòu)能量誤差，其中（單元應(yīng)力偏差）較大的區(qū)域需要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)）來獲得單元與單元之間的結(jié)構(gòu)能量誤差，其中（單元應(yīng)力偏差）較大的區(qū)域需要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化。（事先需要用行細(xì)化。（事先需要用 命令，關(guān)閉）命令，關(guān)閉） 51八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析渦輪中心固定，載荷為角速度引起的慣性力52八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 641和本質(zhì)上都是對(duì)于網(wǎng)格分所引起的結(jié)構(gòu)誤差的一個(gè)估計(jì)，不過

44、從總體進(jìn)行考慮， 用戶可以從圖形顯式上觀察，對(duì)于過大的位置就需要對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行局部細(xì)化。建議用戶在工作中進(jìn)行積累，從而得出一個(gè)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，以便于檢查結(jié)果的收斂性。（對(duì)于對(duì)于不同行業(yè)有不同的標(biāo)準(zhǔn)，但一般應(yīng)該在10以下）53八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析需要注意的幾個(gè)問題：需要注意的幾個(gè)問題： 1 1）執(zhí)行大模型計(jì)算時(shí)執(zhí)行命令（）執(zhí)行大模型計(jì)算時(shí)執(zhí)行命令（ 獲得計(jì)算大致需要的硬件資源）獲得計(jì)算大致需要的硬件資源） 2 2）提取應(yīng)力時(shí)候提取的為節(jié)點(diǎn)上的平均值，當(dāng)結(jié)構(gòu)為多種材料構(gòu)成時(shí)，提取交界面處應(yīng)力常）提取應(yīng)力時(shí)候提取的為節(jié)點(diǎn)上的平均值，當(dāng)結(jié)構(gòu)為多種材料構(gòu)成時(shí)，提取交界面處應(yīng)力常常會(huì)發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)上有多個(gè)應(yīng)力結(jié)果，

45、節(jié)點(diǎn)結(jié)果是由相鄰單元的高斯點(diǎn)結(jié)果外推出來然后平均的在常會(huì)發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)上有多個(gè)應(yīng)力結(jié)果，節(jié)點(diǎn)結(jié)果是由相鄰單元的高斯點(diǎn)結(jié)果外推出來然后平均的在 狀態(tài)下在材料交界處的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)按材料區(qū)分同一組材料的單元外推點(diǎn)參與平均不同材料的不參狀態(tài)下在材料交界處的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)按材料區(qū)分同一組材料的單元外推點(diǎn)參與平均不同材料的不參與平均所以節(jié)點(diǎn)交界處有幾種材料該節(jié)點(diǎn)就有幾組結(jié)果此時(shí)可以通過命令進(jìn)行設(shè)置（與平均所以節(jié)點(diǎn)交界處有幾種材料該節(jié)點(diǎn)就有幾組結(jié)果此時(shí)可以通過命令進(jìn)行設(shè)置（ 中中選擇選擇 ，此命令需要打開，此命令需要打開 ）或者輸出高斯積分點(diǎn)應(yīng)力）或者輸出高斯積分點(diǎn)應(yīng)力 54八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 3 3）積分點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)解

46、的區(qū)別，一般來說節(jié)點(diǎn)的結(jié)果都是相鄰高斯積分點(diǎn)外差所獲得節(jié)點(diǎn)解（這）積分點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)解的區(qū)別，一般來說節(jié)點(diǎn)的結(jié)果都是相鄰高斯積分點(diǎn)外差所獲得節(jié)點(diǎn)解（這也是有時(shí)候同一節(jié)點(diǎn)會(huì)有多個(gè)結(jié)果的原因）。很多時(shí)候我們需要與其他軟件獲得的結(jié)果進(jìn)行比也是有時(shí)候同一節(jié)點(diǎn)會(huì)有多個(gè)結(jié)果的原因）。很多時(shí)候我們需要與其他軟件獲得的結(jié)果進(jìn)行比較，這時(shí)候就應(yīng)該使用高斯節(jié)點(diǎn)上的解進(jìn)行比較。進(jìn)行命令（較，這時(shí)候就應(yīng)該使用高斯節(jié)點(diǎn)上的解進(jìn)行比較。進(jìn)行命令（ ） 4 4）對(duì)于梁單元如果需要輸出應(yīng)力，需要建立相應(yīng)的單元表）對(duì)于梁單元如果需要輸出應(yīng)力，需要建立相應(yīng)的單元表55八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 2 2、線性瞬態(tài)分析、線性瞬態(tài)分析 和線性

47、靜力分析區(qū)別不是很大，但注意材料屬性項(xiàng)密度這一項(xiàng)需要填寫，以滿足動(dòng)力學(xué)方程和線性靜力分析區(qū)別不是很大，但注意材料屬性項(xiàng)密度這一項(xiàng)需要填寫，以滿足動(dòng)力學(xué)方程56八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 3 3、模態(tài)分析、模態(tài)分析 模態(tài)分析只允許線性單元和材料特性，非線性被忽略。模態(tài)分析只允許線性單元和材料特性，非線性被忽略。 常用的模態(tài)提取方法：分塊法（常用的模態(tài)提取方法：分塊法（ ）子空間法）子空間法( (、縮減法（）、法、非對(duì)稱法（）、阻尼法（）、縮減法（）、法、非對(duì)稱法（）、阻尼法（）、阻尼法（阻尼法（ ） 默認(rèn)使用分塊法進(jìn)行求解，其和子空間法一樣精確，默認(rèn)使用分塊法進(jìn)行求解，其和子空間法一樣精確， 但求

48、解速度更快，使用稀疏矩陣求解器。但求解速度更快，使用稀疏矩陣求解器。 對(duì)于模態(tài)分析由于其為線性分析，所以當(dāng)需要考慮由于載荷引起的結(jié)構(gòu)剛度變化（不一定為非線對(duì)于模態(tài)分析由于其為線性分析，所以當(dāng)需要考慮由于載荷引起的結(jié)構(gòu)剛度變化（不一定為非線性）時(shí)，可以先進(jìn)行相應(yīng)的靜力計(jì)算，然后使用，性）時(shí)，可以先進(jìn)行相應(yīng)的靜力計(jì)算，然后使用，1 1，命令，將靜力計(jì)算的位移施加于模型，然后，命令，將靜力計(jì)算的位移施加于模型，然后視情況打開預(yù)應(yīng)力選項(xiàng)再進(jìn)行模態(tài)求解視情況打開預(yù)應(yīng)力選項(xiàng)再進(jìn)行模態(tài)求解 預(yù)應(yīng)力影響：預(yù)應(yīng)力影響： 或或 57八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 分析選項(xiàng)分析選項(xiàng) 模態(tài)提取選項(xiàng)模態(tài)提取選項(xiàng)命令或命令或

49、模態(tài)數(shù)：確定提取的模態(tài)數(shù)。模態(tài)數(shù)：確定提取的模態(tài)數(shù)。 模態(tài)擴(kuò)展選項(xiàng)模態(tài)擴(kuò)展選項(xiàng)命令或命令或 擴(kuò)展模態(tài)允許在后處理中觀察振形。擴(kuò)展模態(tài)允許在后處理中觀察振形。模態(tài)數(shù)通常與所提取的模態(tài)數(shù)相同模態(tài)數(shù)通常與所提取的模態(tài)數(shù)相同 注意：注意：1 1）模態(tài)分析中唯一有效的是）模態(tài)分析中唯一有效的是“載荷載荷”是位是位 移約束。因?yàn)橹星蠼馐墙Y(jié)構(gòu)的固有移約束。因?yàn)橹星蠼馐墙Y(jié)構(gòu)的固有 模態(tài)模態(tài), ,是結(jié)構(gòu)本身的特性。是結(jié)構(gòu)本身的特性。 2 2）模態(tài)分析中也能顯示應(yīng)力、應(yīng)變、位）模態(tài)分析中也能顯示應(yīng)力、應(yīng)變、位 移等但其僅僅是相對(duì)數(shù)值，無實(shí)際意義移等但其僅僅是相對(duì)數(shù)值，無實(shí)際意義通常取缺省設(shè)置通常取缺省設(shè)置58八、

50、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析查看結(jié)果查看結(jié)果 用用1 1（通用后處理）查看模態(tài)分析結(jié)果。（通用后處理）查看模態(tài)分析結(jié)果。 一般，第一步列出自振頻率一般，第一步列出自振頻率 或執(zhí)行或執(zhí)行 , ,注意，每一模態(tài)被保存在獨(dú)立的子步中注意，每一模態(tài)被保存在獨(dú)立的子步中59八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析畫振型：畫振型：首先讀取某個(gè)子步結(jié)果首先讀取某個(gè)子步結(jié)果 或用命令或用命令 然后繪變形圖然后繪變形圖 或用命令或用命令60八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析示例：示例： ，頂面外圈約束，頂面外圈約束y y，z z自由度自由度 實(shí)體模型2階模態(tài)magnet sensor harmonicZZ.txt61八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 4

51、 4、諧分析、諧分析 諧分析是分析結(jié)構(gòu)再承受隨時(shí)間正弦（簡諧）變化載荷作用下穩(wěn)態(tài)相應(yīng)的一種技術(shù)。分析可以得諧分析是分析結(jié)構(gòu)再承受隨時(shí)間正弦（簡諧）變化載荷作用下穩(wěn)態(tài)相應(yīng)的一種技術(shù)。分析可以得到結(jié)構(gòu)位移對(duì)頻率的相應(yīng)曲線，以及其他結(jié)果隨頻率的變化情況。從曲線上得到峰值響應(yīng)，從而使到結(jié)構(gòu)位移對(duì)頻率的相應(yīng)曲線，以及其他結(jié)果隨頻率的變化情況。從曲線上得到峰值響應(yīng)，從而使得設(shè)計(jì)人員能夠預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的持續(xù)動(dòng)力特性，判別結(jié)構(gòu)能否克服共振及其他受迫振動(dòng)引起的有害效果。得設(shè)計(jì)人員能夠預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的持續(xù)動(dòng)力特性，判別結(jié)構(gòu)能否克服共振及其他受迫振動(dòng)引起的有害效果。 諧分析和模態(tài)分析類似也是一種線性分析，所有的非線性項(xiàng)都將被忽

52、律。諧分析和模態(tài)分析類似也是一種線性分析，所有的非線性項(xiàng)都將被忽律。62八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 諧分析的求解方法：諧分析的求解方法： 完全法：易于使用，但是求解速度慢，一般在存在耦合問題中使用，如壓電材料完全法：易于使用，但是求解速度慢，一般在存在耦合問題中使用，如壓電材料 模態(tài)疊加法：求解速度較快，但需先進(jìn)行相應(yīng)的模態(tài)分析，模態(tài)分析中的求解階數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)有較大模態(tài)疊加法：求解速度較快，但需先進(jìn)行相應(yīng)的模態(tài)分析，模態(tài)分析中的求解階數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)有較大影響影響 縮減法：求解速度最快，計(jì)算精度受主自由度的提取影響很大縮減法：求解速度最快，計(jì)算精度受主自由度的提取影響很大 對(duì)于復(fù)雜的大型模型推薦使用模態(tài)疊加

53、法進(jìn)行分析，完全法雖然易使用但是求解速度過慢，縮減對(duì)于復(fù)雜的大型模型推薦使用模態(tài)疊加法進(jìn)行分析，完全法雖然易使用但是求解速度過慢，縮減法雖然求解速度很快，但主自由度的選取必須很小心，一面露掉關(guān)心的部分法雖然求解速度很快，但主自由度的選取必須很小心，一面露掉關(guān)心的部分 對(duì)于有預(yù)應(yīng)力的諧分析與有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析類似，也需要先進(jìn)行相應(yīng)的靜力分析對(duì)于有預(yù)應(yīng)力的諧分析與有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析類似，也需要先進(jìn)行相應(yīng)的靜力分析63八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 示例：示例： ，頂面外圈約束，頂面外圈約束y y，z z自由度，基坐自由度，基坐上施加上施加X X方向的激勵(lì)，以獲得方向的激勵(lì)，以獲得X X方向的諧響應(yīng)方向的

54、諧響應(yīng) 實(shí)體模型magnet sensor harmonicZZ.txt64八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 關(guān)心頻率范圍關(guān)心頻率范圍0-10000-1000，取，取10001000子步子步 橫軸為頻率，單位橫軸為頻率，單位 豎軸為輸出與輸入的幅值比（豎軸為輸出與輸入的幅值比（2020（輸出（輸出/ /輸入）輸入）對(duì)于實(shí)際問題阻尼選項(xiàng)最好是通過試驗(yàn)確定，這里按經(jīng)驗(yàn)取阻尼率為0.008。圖中正表示激勵(lì)很小時(shí)，輸出無窮大，需要盡量避免出現(xiàn)在工作頻率范圍內(nèi)；負(fù)表示輸出與輸入無關(guān)始終為零，振動(dòng)不可控，也需要盡量避免出現(xiàn)在工作頻率范圍內(nèi)。magnet sensor harmonicZZ.txt65八、結(jié)構(gòu)分析八

55、、結(jié)構(gòu)分析 一、非線性分析一、非線性分析 對(duì)于非線性分析，思路和線性分析一樣，增加了一些非線性相關(guān)項(xiàng)的設(shè)置。但是要注意對(duì)于對(duì)于非線性分析，思路和線性分析一樣，增加了一些非線性相關(guān)項(xiàng)的設(shè)置。但是要注意對(duì)于非線性分析，其網(wǎng)格質(zhì)量要求更高，網(wǎng)格需要更加光滑；所選用的單元類型也必須要支持相關(guān)非線性分析，其網(wǎng)格質(zhì)量要求更高，網(wǎng)格需要更加光滑；所選用的單元類型也必須要支持相關(guān)的非線性項(xiàng)。的非線性項(xiàng)。 非線性分析即結(jié)構(gòu)的剛度矩陣隨著載荷的作用發(fā)生變化，其主要分非線性分析即結(jié)構(gòu)的剛度矩陣隨著載荷的作用發(fā)生變化，其主要分3 3類：類： 材料非線性，應(yīng)力、應(yīng)變到達(dá)塑性區(qū)域，材料為超彈性材材料非線性，應(yīng)力、應(yīng)變到達(dá)

56、塑性區(qū)域，材料為超彈性材 料，如橡膠料，如橡膠 幾何非線性，結(jié)構(gòu)存在大變形或者大位移，如受力的魚桿幾何非線性，結(jié)構(gòu)存在大變形或者大位移，如受力的魚桿 狀態(tài)非線性，一般來說就是存在接觸狀態(tài)狀態(tài)非線性，一般來說就是存在接觸狀態(tài) 非線性反應(yīng)線性反應(yīng)位移外荷載66八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 1 1、幾何非線性分析、幾何非線性分析 對(duì)于幾何非線性，用戶需要注意的是要打開大變形選項(xiàng)（對(duì)于幾何非線性，用戶需要注意的是要打開大變形選項(xiàng)（ n n ）67八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 非線性求解選項(xiàng)設(shè)置：非線性求解選項(xiàng)設(shè)置：選擇算法準(zhǔn)則：牛頓辛普森法或弧長法（默認(rèn)為前者選擇算法準(zhǔn)則：牛頓辛普森法或弧長法（默認(rèn)為前者 ）

57、時(shí)間步長設(shè)置時(shí)間步長設(shè)置, ,合適的時(shí)間步長選擇有助于加速收斂合適的時(shí)間步長選擇有助于加速收斂非線性項(xiàng)設(shè)置非線性項(xiàng)設(shè)置 線性搜索（）線性搜索（） 時(shí)間步長預(yù)測(cè)（）時(shí)間步長預(yù)測(cè)（） 自適應(yīng)下降（）自適應(yīng)下降（） 自動(dòng)時(shí)間步長自動(dòng)時(shí)間步長 時(shí)間積分效應(yīng)時(shí)間積分效應(yīng) . .弧長法不可用68八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 2 2、材料非線性、材料非線性 選擇相應(yīng)的材料模型選擇相應(yīng)的材料模型 推薦使用推薦使用18x18x系列單元，其具有完整的非線性特性，具有較系列單元，其具有完整的非線性特性，具有較 好的非線性收斂性好的非線性收斂性69八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 3 3、接觸分析、接觸分析 接觸分析是一個(gè)比較復(fù)

58、雜的問題，這里我們簡單介紹一下接接觸分析是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，這里我們簡單介紹一下接 觸分析的流程以及綁定接觸的生成觸分析的流程以及綁定接觸的生成 接觸分析的步驟：接觸分析的步驟： 1. 1. 建立或輸入幾何模型。建立或輸入幾何模型。 2. 2. 所有的接觸體劃分網(wǎng)格（步驟所有的接觸體劃分網(wǎng)格（步驟3 3需要）。需要）。 3. 3. 創(chuàng)建接觸對(duì)。創(chuàng)建接觸對(duì)。 4. 4. 指定分析類型和求解控制。指定分析類型和求解控制。 5. 5. 施加荷載和邊界條件。施加荷載和邊界條件。 6. 6. 求解并觀察結(jié)果。求解并觀察結(jié)果。 70八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 3 3、接觸分析、接觸分析 接觸分析是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，這里我們簡單介紹一下接接觸分析是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，這里我們簡單介紹一下接 觸分析的流程以及綁定接觸的生成觸分析的流程以及綁定接觸的生成 接觸分析的步驟：接觸分析的步驟：建立或輸入幾何模型建立或輸入幾何模型所有的接觸體劃分網(wǎng)格所有的接觸體劃分網(wǎng)格創(chuàng)建接觸對(duì)創(chuàng)建接觸對(duì)指定分析類型和求解控制指定分析類型和求解控制施加荷載和邊界條件施加荷載和邊界條件求解并觀察結(jié)果求解并觀察結(jié)果 71八、結(jié)構(gòu)分析八、結(jié)構(gòu)分析 接觸對(duì)的類型接觸對(duì)的類型點(diǎn)點(diǎn)接觸點(diǎn)點(diǎn)接觸點(diǎn)面接觸點(diǎn)面接觸面面接觸面面接觸 一般建議使用面面接觸，其具有一下特點(diǎn)：一